不可变类构造设计

Question

所以我们都意识到不可变类型的好处，特别是在多线程场景中。 （或者至少我们都应该意识到这一点；请参阅 System.String。）

但是，我还没有看到关于创建不可变实例的太多讨论，特别是设计指南。

例如，假设我们想要拥有以下不可变类：

class ParagraphStyle {
    public TextAlignment Alignment {get;}
    public float FirstLineHeadIndent {get;}
    // ...
}

我见过的最常见的方法是拥有可变/不可变“对”类型，例如可变 列表且不可变 ReadOnlyCollection类型或可变 StringBuilder 和不可变 String类型。

要模仿这种现有模式，需要引入某种类型的“可变”ParagraphStyle 类型，该类型“复制”成员（以提供设置器），然后提供 ParagraphStyle 构造函数它接受可变类型作为参数

// Option 1:
class ParagraphStyleCreator {
    public TextAlignment {get; set;}
    public float FirstLineIndent {get; set;}
    // ...
}

class ParagraphStyle {
    // ... as before...
    public ParagraphStyle (ParagraphStyleCreator value) {...}
}

// Usage:
var paragraphStyle = new ParagraphStyle (new ParagraphStyleCreator {
    TextAlignment = ...,
    FirstLineIndent = ...,
});

所以，这有效，支持 IDE 中的代码完成，并使如何构造事物变得相当明显......但它看起来确实相当重复。

有更好的办法吗？

例如，C# 匿名类型是不可变的，并且允许使用“普通”属性设置器进行初始化：

var anonymousTypeInstance = new {
    Foo = "string",
    Bar = 42;
};
anonymousTypeInstance.Foo = "another-value"; // compiler error

不幸的是，在 C# 中复制这些语义的最接近的方法是使用构造函数参数：

// Option 2:
class ParagraphStyle {
    public ParagraphStyle (TextAlignment alignment, float firstLineHeadIndent,
            /* ... */ ) {...}
}

但这不能很好地“扩展”；例如，如果您的类型有 15 个属性，则具有 15 个参数的构造函数绝对不友好，并且为所有 15 个属性提供“有用”的重载将导致一场噩梦。我断然拒绝这一点。

如果我们尝试模仿匿名类型，似乎我们可以在“不可变”类型中使用“一次设置”属性，从而放弃“可变”变体：

// Option 3:
class ParagraphStyle {
    bool alignmentSet;
    TextAlignment alignment;

    public TextAlignment Alignment {
        get {return alignment;}
        set {
            if (alignmentSet) throw new InvalidOperationException ();
            alignment = value;
            alignmentSet = true;
        }
    }
    // ...
}

这样做的问题是，属性可以是不明显的仅设置一次（编译器当然不会抱怨），并且初始化不是线程安全的。因此，添加 Commit() 方法变得很诱人，以便对象可以知道开发人员已完成属性设置（从而导致所有先前未设置的属性在它们的 setter 被设置时抛出）调用），但这似乎是一种让事情变得更糟而不是更好的方法。

有没有比可变/不可变类拆分更好的设计？或者我注定要处理成员重复的问题？

Answer 1

在几个项目中，我使用了流畅的方法。即，大多数通用属性（例如名称、位置、标题）是通过 ctor 定义的，而其他属性则使用返回新的不可变实例的 Set 方法进行更新。

class ParagraphStyle {
  public TextAlignment Alignment {get; private set;}
  public float FirstLineHeadIndent {get; private set;}
  // ...
  public ParagraphStyle WithAlignment(TextAlignment ta) {
      var newStyle = (ParagraphStyle)MemberwiseClone();
      newStyle.TextAlignment = ta;
  }
  // ...
}

一旦我们的类真正做到了深度不可变，MemberwiseClone 就可以了。